[发明专利]一种用于地铁盾构区间的隧道结构及地层加固方法

说明书

本发明公开了一种用于地铁盾构区间的隧道结构及地层加固方法，用于地铁盾构区间下穿河流的隧道结构及加固方法包括设置多层衬砌和注浆管，通过注浆管在地层中形成加固层；用于地铁盾构区间侧穿高架桥的地层加固方法包括设置深注浆管和加固层；用于地铁盾构区间下穿河流的隧道结构包括多层衬砌、注浆管和加固层；用于地铁盾构区间侧穿高架桥的地层加固结构包括深注浆管和加固层。本发明结构能够提高地铁区间隧道承载性能、减少下穿隧道施工对地面既有河流和高架桥的影响，具有很高的推广价值。

技术领域

本发明涉及城市地铁区间隧道施工技术领域，具体涉及一种用于地铁盾构区间的隧道结构及地层加固方法。

背景技术

随着城市地铁建设的快速发展，城市中地铁路网的密度也越来越高。由于我国城市地铁建设往往是在旧城区或新城区地面土地利用和建筑规划已有或完成的情况下进行，因此地铁线路的设置通常要受到现有城市中复杂地面环境和地下建、构物的影响。当地铁线路在城市中心区敷设时，其要不可避免地下穿或侧穿各种既有的地面建、构筑物，如城市快速路、高架桥、城市河流以及地面高层建筑物等。尤其是当地铁区间线路同时下穿城市河流和侧穿高架桥时，不仅要考虑地铁区间隧道本身在施工和运营期间的安全，更需要考虑区间隧道在下穿或侧穿既有地面建、构物时对既有建、构筑物安全的影响。

由于地铁区间隧道下穿既有建、构筑物的区域往往又是地面环境和地下地质条件复杂的区域，对地铁区间隧道安全施工以及地面既有建、构筑物的保护均带来困难。如何合理与安全地下穿既有地面建、构筑物是地铁区间隧道在设计和施工中所面临的主要技术难题。为确保下穿隧道以及下穿区域地面既有建、构筑物的安全，对地铁区间隧道穿越区域的地层进行处理是常用的方法。但由于受到地面既有建、构筑物不同形态、不同功能和复杂环境的制约，从地面对地层进行处理的传统方法又往往难以实施。

此外，当地铁盾构区间隧道穿越砂卵石土地层时，由于地层中所含有的砂卵石粒径大小不一，较大粒径的砂卵石会使盾构机开挖后的隧道壁面呈现出凹凸不平的现象，个别地段还存在较大的空洞，从而在盾构机尾部拼装完预制管片衬砌后极易在管片衬砌与周围地层之间形成空洞，易引起空洞部位土体的坍塌，对盾构隧道以及地面既有建、构筑物安全使用构成威胁。尤其是当地铁盾构区间隧道在砂卵石土地层中下穿既有河流或侧穿高架立交桥时，要从地面对区间隧道周围地层进行处理的难度极大。此外，目前国内地铁盾构区间隧道通常采用单层的预制管片作为衬砌结构，单层管片在隧道运营期间易发生渗漏水等现象，由于隧道衬砌仅有一层，隧道在长期地下环境中受到列车振动和地下水腐蚀影响下的寿命将会缩短，而且隧道结构在下穿或侧穿地面既有建、构筑物时需要承受更大的荷载，因此单层衬砌的隧道结构在施工和长期运营期间本身的安全风险也极高。因此需要寻求一种结构简单、施工简便、性能可靠和造价相对较低的隧道结构与地层加固方法，不仅要保障地铁盾构区间在下穿既有河流和侧穿高架桥时既有建、构筑物的安全，而且还要确保地铁盾构区间隧道本身在施工和长期运营期间的安全与可靠。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供了一种提高隧道承载性能、减少对地面既有河流和高架桥影响的用于地铁盾构区间的隧道结构及地层加固方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种用于地铁盾构区间下穿河流的隧道结构加固方法，其包括如下步骤：

步骤一、在河流的下方开挖地铁盾构区间隧道，并用预制的钢筋混凝土管片拼装形成具有圆形横截面隧道的外层衬砌；

步骤二、在隧道内沿隧道径向在外层衬砌上开设若干加注孔，并通过加注孔安装注浆管；

步骤三、通过加注孔向注浆管内注入浆液，使浆液从注浆管向周围地层扩散，在盾构区间隧道外部的地层中形成一圈加固层；

步骤四、在外层衬砌内依次设置隔离层和内层衬砌。